И их тактико-технические характеристики

Бортовые авиационные радиостанции должны обеспечивать устойчивую и надежную радиосвязь на всех дальностях, высотах и режимах полета воздушного судна, для которого они предназначены. Можно сформулировать общие требования, относящиеся ко всем бортовым радиостанциям.

Одним из главных требований, предъявляемых к системам радиосвязи, является обеспечение заданных качества и скорости передачи сообщений в любой помеховой обстановке. Как известно, способность системы противостоять мешающему действию радиопомех характеризует ее помехоустойчивость. При проектировании радиосвязных станций с целью обеспечения требуемой помехоустойчивости принимается ряд мер: использование передатчиков повышенной мощности с наиболее помехоустойчивыми классами излучения, уменьшение полосы пропускания и коэффициента шума приемника, возможность быстрой перестройки приемопередатчика в широком диапазоне частот, применение помехоустойчивого кодирования, специальных методов обработки сигналов.

Бортовые радиостанции должны обеспечивать разборчивость передаваемых по телефонному тракту речевых сообщений не хуже второго класса качества в условиях самолетных акустических шумов с уровнем 120 дБ. В цифровом тракте вероятность ошибочного приема знака допускается в пределах 10^-6... 10^-8 при вероятности ошибки бита не более 10^-2. Тактико-техническим заданием на радиостанции могут быть также определены требования к помехозащищенности, т. е. к способности системы противостоять мешающему действию определенных помех.

Обеспечение высокой скрытности работы бортовых и наземных радиостанций является весьма важным требованием к авиационной радиосвязи. Оно состоит в том, чтобы затруднить противнику или иностранным техническим разведкам обнаружение работы средств связи, определение координат и технических параметров работающих радиостанций, извлечение информации, передаваемой по каналам радиосвязи, и т. п. Скрытность средств связи достигается рядом организационно-технических мероприятий: тщательной радиомаскировкой, засекречиванием передаваемой информации, соблюдением требований по противодействию иностранным техническим разведкам при работе на конкретной аппаратуре радиосвязи, правильным использованием радиоданных и др. С этой целью в бортовых радиостанциях предусматривается возможность совместной их работы с аппаратурой засекречивания информации и аппаратурой быстродействующей связи, понижения мощности передатчика, быстрой смены рабочих частот, а также жестко ограничивается уровень побочных излучений радиопередатчика и гетеродинов приемника, обеспечивается эффективное экранирование электрической схемы аппаратуры.

Следующим важным требованием к бортовым радиостанциям является обеспечение автоматизации управления ими в полете, беспоисковой и бесподстроечной связи. Как правило, оператором бортовой радиостанции является летчик, который крайне загружен выполнением основных операций по пилотированию самолета, наблюдению за воздушной обстановкой, применению оружия и т. д. В связи с этим возникает необходимость минимизировать занятость летчика в управлении радиостанцией, свести это управление к выполнению простых манипуляций, не требующих особого внимания и затрат времени. Для управления современной бортовой радиостанцией в полете и ведения связи летчик, как правило, выполняет лишь переключение радиостанции с приема на передачу и обратно, выбор предварительно настроенного канала (частоты), регулировку громкости в телефонах и иногда выбор класса излучения. Все бортовые радиостанции имеют дистанционное управление со специального пульта управления, находящегося в кабине летчика или другого члена экипажа. Это существенно облегчает размещение радиостанции на борту воздушного судна. Беспоисковая и бесподстроечная связь успешно реализуется в современных радиостанциях благодаря достигнутым успехам радиоэлектроники в области стабилизации дискретного множества частот, а также с появлением быстродействующих систем автоматической настройки радиостанций.

Для обеспечения непрерывного управления авиацией в любых условиях бортовые и наземные радиостанции должны обеспечивать своевременную связь с высокой надежностью. Своевременность и надежность передачи информации по радиоканалам определяется постоянной готовностью средств связи к работе, их исправностью и способностью с большой скоростью и достоверностью передавать информацию. Бортовые радиостанции должны обладать высокой эксплуатационной надежностью. Последняя достигается применением современной элементной базы и совершенных способов технологии при изготовлении аппаратуры, а также 'грамотной ее эксплуатацией и своевременным и качественным выполнением всех мероприятий по техническому обслуживанию. Высокая скорость передачи достигается использованием цифровых методов передачи информации, быстродействующей аппаратуры, автоматизированного отбора, обработки, отображения и документирования, применением для радиообмена типовых документов и коротких сигналов (формализованных команд) и т. п.

Очевидными требованиями к бортовым радиостанциям являются: высокая боевая живучесть, малые габариты и масса аппаратуры, удобство размещения на воздушном судне, способность нормально функционировать в сложных климатических условиях, при резко меняющихся механических нагрузках.

Рассмотрим основные тактико-технические характеристики бортовых авиационных радиостанций:

—дальность действия;

—диапазон рабочих радиочастот;

—количество рабочих радиочастот и предварительно настраиваемых каналов;

— стабильность рабочих радиочастот;

— мощность радиопередатчика и классы излучения;

— чувствительность и полоса пропускания радиоприемника;

— устойчивость к воздействию механических и климатических факторов.

Дальность действия бортовых УКВ радиостанций ближней связи ограничена пределами прямой видимости с наземными пунктами или воздушными судами, находящимися в воздухе. Энергетические параметры приемопередатчика выбираются из расчета обеспечения надежной связи в пределах прямой видимости на линии самолет-самолет. Связь воздушного судна с наземными пунктами в этом случае будет обеспечена с высокой надежностью, поскольку передатчики наземных УКВ радиостанций имеют мощность излучения, как правило, на порядок выше, чем соответствующие мощности бортовых передатчиков. Кроме того, условия приема на наземных пунктах значительно лучше в смысле величины внешних радиопомех, чем на воздушных судах. Дальность действия бортовых УКВ радиостанций на линии самолет-самолет составляет сотни километров.

Бортовые KB радиостанции должны обеспечивать связь с наземными пунктами на полный радиус полета самолета. При этом необходимо учитывать резкую зависимость дальности связи в этом диапазоне радиочастот от времени года и суток. При правильном выборе рабочей частоты бортовые KB радиостанции обеспечивают связь на дальностях до нескольких тысяч километров.

Диапазон рабочих радиочастот - это полоса частот, в пределах которой обеспечивается работа радиостанции. Авиационные бортовые радиостанции работают, как правило, в диапазонах гектометровых, декаметровых, метровых и дециметровых волн.

Диапазоны рабочих частот бортовых УКВ радиостанций находятся в следующих пределах: 100...150; 200...400; 30....76 МГц. Допускается использование определенной части перечисленных диапазонов, а также их совмещение (например, 120...250 МГц). Основными достоинствами указанного диапазона являются сравнительно низкий уровень внешних помех и слабая зависимость распространения радиоволн от времени года и суток, возможность осуществления широкополосной (быстродействующей) связи, большая частотная емкость, возможность применения малогабаритных антенн и др. Аварийно-спасательные радиостанции индивидуального пользования работают на международных аварийных частотах 121, 5 и 243 МГц.

Бортовые авиационные KB радиостанции дальней связи работают в диапазоне радиочастот 1, 5...30 МГц. Участок диапазона 1, 5...3 МГц используется в основном для связи на линиях, проходящих через полярные районы, где связь на декаметровых волнах оказывается неустойчивой. По международным соглашениям для передачи сигналов бедствия в KB диапазоне отведены частоты 2182, 4350 и 8364 кГц. Использование KB диапазона позволяет обеспечить связь на дальностях от нескольких сотен до нескольких тысяч километров. Однако известны существенные недостатки этого диапазона: резкая зависимость условий распространения от времени суток и года, подверженность замираниям, мала частотная емкость диапазона и велики взаимные (станционные) помехи, сравнительно велики габариты и масса аппаратуры и антенных устройств.

В современных радиостанциях принята настройка приемопередатчика на дискретные частоты в отличие от плавной настройки, применявшейся в первых авиационных радиостанциях. Настройка на фиксированные частоты при высокой стабильности частоты обеспечивает беспоисковую и бесподстроечную связь, высокую скорость перестройки с помощью сравнительно простых автоматических систем.

Интервал сетки частот определяется как разность между соседними дискретными значениями радиочастот, входящих в сетку рабочих частот радиостанции. Интервал сетки в УКВ радиостанциях обычно принимается равным 25 кГц, а в KB радиостанциях — 100 или 1000 Гц. Зная диапазон частот и интервал сетки, можно определить количество рабочих частот, на которые может быть настроена радиостанция. Общее количество частот в сетке УКВ радиостанций доходит до нескольких тысяч, а в сетке KB радиостанций — до нескольких сотен тысяч.

Предварительная настройка радиостанции на определенное количество частот производится с целью повышения оперативности связи, возможности маневрирования по частоте в помеховой обстановке, а также для удобства и быстроты перестройки радиостанции в полете. Каждой предварительной настройке присваивается свой номер (канал). Любой из каналов может быть предварительно настроен на любую рабочую радиочастоту диапазона. Для воспроизведения настройки летчику или другому члену экипажа достаточно выбрать номер канала на пульте дистанционного управления радиостанцией и вся перестройка произойдет автоматически. В бортовых авиационных радиостанциях обычно предусматривается предварительная настройка двадцати и более каналов. Время автоматической перестройки радиостанции, т. е. время смены каналов, находится в пределах от десятых долей до нескольких секунд. Используется настройка радиостанций путем дистанционной установки рабочей частоты с помощью специального наборного устройства. В этом случае радиостанция может быть настроена в полете на любую частоту ее сетки. Для выполнения такой настройки оператор затрачивает несколько десятков секунд, поэтому она допускается лишь в KB радиостанциях, устанавливаемых на самолетах дальней или военно-транспортной авиации.

Стабильность рабочих частот радиостанции в значительной степени определяет качество и надежность связи. Отклонение несущей частоты передатчика от заданного значения и случайное изменение частоты настройки радиоприемника вследствие нестабильности частоты его гетеродинов может привести к срыву связи, поскольку передаваемый сигнал может оказаться вне полосы пропускания приемника. Чтобы этого не произошло, при заданной стабильности частоты необходимо увеличить полосу пропускания приемника. Последнее, как известно, вызывает значительное снижение помехоустойчивости приема. Особенно возросли требования к стабильности частоты в радиостанциях с однополосной передачей, так как неточное восстановление несущей на приемной стороне приводит к заметному ухудшению разборчивости речевых сигналов.

Нестабильность частоты обусловлена рядом дестабилизирующих факторов, действующих в течение длительного времени (климатические факторы, изменения питающих напряжений, механические воздействия и т. д.). Относительная нестабильность частоты определяется как отношение ∆ f/f, где ∆ f - суммарное отклонение частоты радиостанции от ее номинального значения f, вызванное действием всех дестабилизирующих факторов за длительное время. Допустимая погрешность частоты радиопередатчика или средней частоты настройки радиоприемника по отношению к номинальной частоте f не должна превышать ∆ f = ±15 Гц для KB радиостанций и ∆ f = ±2500 Гц для УКВ радиостанций. Таким образом, относительные нестабильности ∆ f/f на максимальных частотах диапазонов радиостанций должны быть не хуже 10^-6... 10^-7. В настоящее время в бортовых авиационных радиостанциях широко применяется кварцевая стабилизация частоты с термостатированием кварцевых резонаторов или целых блоков, влияющих на стабильность частоты. Все это позволило создать синтезаторы частоты с нестабильностью порядка 1 ⋅ 10^-8 и, таким образом, выполнить указанное требование.

Очевидно, устойчивая связь будет обеспечена только в том случае, если наземные радиостанции будут иметь также высокую стабильность частоты. Более благоприятные условия работы этих радиостанций позволяют реализовать в них лучшую стабильность частоты по сравнению с бортовыми радиостанциями.

Мощность бортовых радиопередатчиков определяется назначением радиостанций, их дальностью действия. Она зависит от диапазона рабочих частот, а также от некоторых факторов, ограничивающих ее величину (трудность охлаждения, опасность электрических пробоев, ограничений по габаритам и массе аппаратуры и т. п.).

Выходная мощность передатчиков бортовых УКВ радиостанций выбирается в пределах 5...100 Вт в зависимости от типа воздушного судна, на который она устанавливается. Указанные радиостанции могут работать в телефонных классах излучения A3, F3 и в телеграфном классе излучения F1. Аварийно-спасательные радиостанции индивидуального пользования УКВ диапазона имеют мощность излучения около 0, 15 Вт и работают в классах излучения А1 и A3.

Выходная мощность передатчиков бортовых KB радиостанций выбирается в пределах 100...1000 Вт в зависимости от их назначения. Они могут работать в телефонных классах излучения А3А, А3Н, A3J и в телеграфных классах излучения А1, F1, 2F1, F9. Аварийно-спасательные радиостанции этого диапазона волн имеют мощность излучения около 0, 5 Вт и работают в классах излучения А1 и A3.

Чувствительность приемников бортовых УКВ и KB радиостанций при , равном 10 дБ, и других стандартных условиях (коэффициент модуляции 30%, частота модулирующей функции 1000 Гц, девиация частоты 1500 Гц и пр.) во всех классах излучения находится в пределах 2...3 мкВ. Дальнейшее улучшение чувствительности не является целесообразным в связи со значительным уровнем помех на борту воздушного судна.

Полоса пропускания радиоприемника ∆ f _прм бортовой радиостанции для обеспечения беспоисковой и бесподстроечной связи определяется по формуле:

(2.1)

где - полоса частот радиосигнала;

-абсолютная нестабильность частоты радиопередатчика;

- абсолютная нестабильность частоты гетеродина радиоприемника;

^- нестабильность настройки контуров УПЧ;

- неточность установки частоты системой автоматической перестройки радиостанции;

- доплеровский сдвиг частоты.

Величина ∆ f _с определяется как полоса частот на выходе передатчика, за нижним и верхним пределами которой среднее излучение по мощности составляет 1 % от всей излучаемой мощности. Она зависит в основном от класса излучения и скорости передачи сигналов. Полоса пропускания существующих бортовых KB и УКВ радиоприемников при ослаблении сигнала на 6 дБ находится в пределах 3, 5...20 кГц. Для получения столь узкой полосы применяются высококачественные полосовые фильтры с малым значением коэффициента прямоугольности (кварцевые, электромеханические и др.).

Бортовые авиационные радиостанции сохраняют нормальную работоспособность на всех высотах и режимах полета воздушных судов, для которого они предназначены, т. е. они устойчиво и надежно функционируют при следующих примерных значениях механических нагрузок и климатических факторов:

— в диапазоне высот полета воздушного судна от 0 до 35000 м;

— при изменении температуры окружающей среды от -60 до +60°С;

— при максимальной относительной влажности до 98%;

— при ударных нагрузках многократного действия с ускорением до 12 g и т. д.

Масса бортовых радиостанций в зависимости от их назначения находится в пределах 5...100 кг.